Эффекты резонансного преобразования поляризации электромагнитных волн в структурах с двумерной электронной магнитоактивной плазмой
![Диссертация: Эффекты резонансного преобразования поляризации электромагнитных волн в структурах с двумерной электронной магнитоактивной плазмой](https://westud.ru/work/2524694/cover.png)
Диссертация
В работе теоретически изучалось преобразование поляризации электромагнитной волны при возбуждении ею магнитоплазменных поляритонов в 2Б электронной системе в геометрии НПВО в приближении слабой связи внешней электромагнитной волны с 2Б электронной системой (при больших зазорах между возбуждающей призмой и 2Б электронной системой) и была отмечена возможность почти полного преобразования падающей… Читать ещё >
Содержание
- 1. Электронный циклотронный резонанс в двумерной электронной системе. Отличие от объемного циклотронного резонанса
- 1. 1. Введение в проблему
- 1. 2. Состояния поляризации однородной электромагнитной волны в изотропной среде
- -. с- ?
- 1. 3. Электронный циклотронный- резонанс в полупроводниковой среде
- 1. 3. 1. Тензор проводимости полупроводника в магнитном поле
- 1. 3. 2. Распространение плоских однородных волн вдоль направления магнитного поля. Циклотронный резонанс
- 1. 4. Циклотронный резонанс в двумерной электронной системе. Роль радиационного затухания
- 1. 5. Выводы
- 1. 3. Электронный циклотронный- резонанс в полупроводниковой среде
- 2. Преобразование поляризации электромагнитных волн в условиях возбуждения однородного циклотронного резонанса в структурах с двумерными электронными системами
- 2. 1. Введение в проблему
- 2. 2. Особенности теоретического подхода и основные соотношения
- 2. 3. Результаты расчетов и их обсуждение. Сравнение с экспериментом
- 2. 4. Выводы
- 3. Влияние интерференционных резонансов на преобразование поляризации электромагнитных волн в структурах с двумерными электронными системами
- 3. 1. Введение в проблему
- 3. 2. Влияние интерференции в подложке на эффект преобразования поляризации электромагнитной волны при циклотронном резонансе в двумерной электронной системе
- 3. 3. Интерференционные поляризационные эффекты в структуре с двумерной электронной плазмой в слабых магнитных полях
- 3. 4. Выводы
- 4. Свободные поляритонные колебания в однородной магнитоактив-ной двумерной электронной плазме
- 4. 1. Современное состояние исследований
- 4. 2. Постановка задачи исследования
- 4. 3. Магнитоплазменные поляритоны
- 4. 4. Циклотронные поляритоны
- 4. 5. Выводы
- 5. Резонансное преобразование поляризации электромагнитных волн при возбуждении поверхностных поляритонов в двумерной электронной плазме
- 5. 1. Современное состояние исследований и введение в проблему
- 5. 2. Преобразование поляризации электромагнитной волны при возбуждении циклотронных поляритонов
- 5. 3. Преобразование поляризации электромагнитной волны в двумерной электронной системе в геометрии нарушенного полного внутреннего отражения
- 5. 4. Выводы
Список литературы
- Ландсберг Г. С. Оптика. М.: Физматгиз, 1976.
- Основы эллипсометрии / Под. ред. Ржанова А. В., Новосибирск: Наука, 1979.
- Аззам Р., Башара Н. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.: Мир, 1981.
- O’Connell R.F., Wallace G. Ellipticity and Faraday rotation due to a two-dimensional electron gas in a metal-oxide-semiconductor system // Phys. Rev. B. 1982. V. 26. N 4. P. 2231−2234.
- O’Connell R.F., Wallace G. Memory-function approach to ellipticity and Faraday rotation in metal-oxide-semiconductor system // Phys. Rev. B. 1983. V. 28. N 8. P. 4643−4646.
- Волков В.А., Михайлов С. А. Квантование вращения Фарадея в системе с квантовым эффектом Холла. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1985. Т. 41. Вып. 9. С. 389−390.
- Волков В.А., Галченков Д. В., Галченков JI.A. и др. Экспериментальное обнаружение квантования фарадеевского вращения в двумерной электронной системе // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1986. Т. 43. Вып. 5. С. 255−257.
- Kuchar F., Meisels R., Weimann G., Schlapp W. Microwave Hall conductivity of the two-dimensional electron gas in GaAs/Al^Gai-^As // Phys. Rev. B. 1986. V. 33. N 4. P. 2965−2967.
- Meisels R., Kuchar F. The microwave Hall effect of a two-dimensional electron gas // Z. Phys. В Condensed Matter. 1987. V. 67. P. 443−447.
- Галченков JI.A., Гродненский И. М., Костоевский M.B., Матов О.P. Частотная зависимость холловской проводимости двумерного электронного газа // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1987. Т. 46. Вып. 11. С. 430−432.
- И. Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред / Под ред. Аграновича В. М. и Миллса Д. А. М.: Наука, 1985.
- Дмитрук H.JI., Литовченко В. Г., Стрижевский В. Л. Поверхностные поля-ритоны в полупроводниках и диэлектриках. Киев: Наукова Думка, 1989.
- Бакунов М.И., Жуков С. Н. Резонансное преобразование поляризации электромагнитного излучения в тонкой плазменной пленке // Письма в Журнал технической физики. 1990. Т. 16. Вып. 1. С. 69−72.
- Elston S.J., Bryan-Brown G.P., Preist T.W., Sambles J.R. Surface-resonance polarization conversion mediated by broken surface symmetry // Phys. Rev. B. 1991. V. 44. N 7. P. 3483−3485.
- Elston S.J., Bryan-Brown G.P., Sambles J.R. Polarization conversion from diffraction gratings // Phys. Rev. B. 1991. V. 44. N 12. P. 6393−6400.
- Добровольский B.H., Литовченко В. Г. Перенос электронов и дырок на поверхности полупроводников. Киев: Наука Думка, 1985.
- Андо Т., Фаулер А., Стерн Ф. Электронные свойства двумерных систем. -М.: Мир, 1985.
- Theis T.N. Plasmon in inverse layers // Surface Science. 1980. V. 98. P. 515−532.
- Chaplik A.V. Absorption and emission of electromagnetic waves by two-dimensional plasmons // Surface Science Reports. 1985. V. 5. P. 289−336.
- Batke E., Heitmann D., and Tu C.W. Plasmon and magnetoplasmon exitation in two-dimensional electron space-charge layers // Phys. Rev. B. 1986. V. 34. N 10. P. 6951−6960.
- Шикин В.Б. О резонансных явлениях в двумерной электронной плазме с периодически модулированной плотностью // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1990. Т. 98. Вып. 6. С. 2086−2097.
- Heitmann D. Two-dimensional plasmons in homogeneous and laterally microstructured space-charge layers // Surface Science. 1986. V. 170. P. 332−345.
- Mackens U., Heitmann D., Prager L. et al. Minigaps in the plasmon dispersion of a two-dimensional electron gas with spatially modulated charge density // Phys. Rev. Lett. 1984. V. 53. N 15. P. 1485−1488.
- Попов В.В. Электромагнитные волновые явления в ограниченной и неравновесной электронной плазме твердого тела: Дис. на соиск. учен, степени доктора физ. -мат. наук. Саратов. 1998. 335с.
- Chiu K.W., Quinn J.J. Plasma oscillations of a two-dimensional ellectron gas in a strong magnetic field // Phys. Rev. B. 1974. V. 9. N 11. P. 4724−4732.
- Kushwaha M.S. Interface exitations associatied with double inversion layers in SIS heterostructures in a transverse magnetic field // Solid State Commun. 1988. V. 67. N 10. P. 993−997.
- Гранада X.K., Косевич Ю. А., Косевич A.M. Поверхностные магнитоплаз-менные поляритоны в ионном кристалле с двумерным электронным слоем // Письма в Журнал технической физики. 1988. Т. 14. Вып. 18. С. 1716−1721.
- Галченков JI.A., Гродненский И. М., Камаев А. Ю., Костовецкий М. В., Матов О. Р., Медведев В. К. Резонансный эффект Фарадея в ограниченной двумерной электронной системе // Физика и техника полупроводников. 1988. Т. 22. Вып. 7. С. 1196−1198.
- Kosevich Yu.A. Giant double-resonant optical rotation and total polarization conversion in gyrotropic and anisotropic two-dimensional systems // Solid State Commun. 1997. V. 104. N 6. P. 321−326.
- Merkt U., Horst M., Evelbauer Т., Kotthaus J.P. Cyclotron and spin resonance in electron inversion layer on InSb // Phys. Rev. B. 1986. V. 34. N 10. P. 7234−7345.
- Попов В. В., Цымбалов Г. М. Влияние то л шины подложки на плазменный резонанс в полупроводниковой гетеростьруктуре с двумерным электронным газом // Письма в Журнвл технической физики. 1998. Т. 24. Вып. 9. С. 70−74.
- Abstreiter G., Kotthaus J.P., Koch J.F., Dorda G. Cyclotron resonance of electrons in surface space-charge layers on silicon // Phys. Rev. B. 1976. V. 14. N 6. P. 2480−2493.
- Chiu K.W., Lee Т.К., Quinn J.J. Infrared magneto-transmittance of a two-dimensional electron gas // Surface Science. 1976. V. 58. P. 182−184.
- Хохлов А.В. Введение в радиоастрономию. Саратов: Из-во Саратовского университета, 1973.
- Борн В., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970.
- Джексон Дж. Классическая электродинамика. М.: Мир, 1965.
- Блатт Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах / Пер. с англ. М.: Мир, 1971.
- Киреев П.С. Физика полупроводников. М.: Высшая школа, 1975.
- Бонч-Бруевич B. JL, Калашников С. Г. Физика полупроводников. М.: Физ-матгиз, 1977.
- Пожела Ю.К. Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках. М.: Наука, 1977.
- Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Физматгиз, 1978.
- Слэтер Дж. Диэлектрики, полупроводники, металлы / Пер. с англ. под ред. В.JI.Бонч-Бруевича. М.: Мир, 1989.
- Voisin P., Guldner Y., Vieren J.P., Voos М., Delescluse P., Linh N.T. Cyclotron resonance linewidth in selectively doped GaAs-Al^Gaj-^As heterojunctions / Appl. Phys. Lett. 1981. V. 39. N 12. P.982−984.
- Schlesinger Z., Hwang J.C.M., Allen S.J., Jr. Subband-Landau level coupling in a two-dimensional electron gas // Phys. Rev. Lett. 1983. V. 50. N 26. P.2098−2101.
- Schlesinger Z., Allen S.J., Hwang J.C.M., et al. Cyclotron resonance in two dimensions // Phys. Rev. B. 1984. V. 30. N 1. P. 435−437.
- Rikken G.L.J.A., Sigg H., Langerak C.K.G.M., Myron H.W., Perenboom J.A.A.J. Subband-Landau-level spectroscopy in GaAs-ALrGai-^As heterojunctions // Phys. Rev. В 1986. V. 34. N 8. P.5590−5597.
- Heitmann D., Ziesman M., Chang L.L. Cyclotron-resonance oscilations in InAs quantum wells // Phys. Rev. B. 1986. V. 34. N 10. P.7463−7466.
- Chou M.J., Tsui D.C., Weimann G. Cyclotron resonance of high-mobility two-dimensional electrons at extremely low densities // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. N 2. P. 848−854.
- Гавриленко В.И., Козлов И. Н., Кузнецов О. А. и др. Циклотронный резонанс носителей заряда в напряженных гетероструктурах Ge/Gei-^Si^ // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1994. Т. 59. Вып. 5/6. С. 327−330.
- Van Bockstal L., Mahy M., De Keyser A. et al. Cyclotron resonance of 2D electrons at Si-6-doped InSb layers grown on GaAs // Physica B. 1995. V. 211. N 1−4. P. 466−469.
- Ando T. Theory of cyclotron resonance lineshape in a two-dimensional electron system //J. Phys. Soc. Japan. 1975. V. 38. N 4. P. 989−997.
- Ting C.S., Ying S.C., Quinn J.J. Infrared cyclotron resonance in semiconducting surface inversion layers // Phys. Rev. Lett. 1976. V. 36. N 4. P. 215−218.
- Ando T. Mass enhancement and subharmonic structure of cyclotron resonance in an interacting two-dimensional electron gas // Phys. Rew. Lett. 1976. V. 36. N 23. P. 1383−1385.
- Fujita S., Prasad M. Theory of cyclotron resonance lineshape for an electron-impurity system in two-dimensions // J. Phys. Chem. Solids. 1977. V. 38. N 12. P. 1351−1353.
- Prasad M., Fujita S. On the cyclotron resonance width of an electron impurity system in two dimensions // Solid State Commun. 1977. V. 21. N 12. P. 11 051 106.
- Kallin C., Halperin B.I. Many-body effects on the cyclotron resonance in a two-dimensional electron gas // Phys. Rev. B. 1985. V. 31. N6. P. 3635−3647.
- Schlesinger Z., Wang W.L., MacDonold A.H. Dinamical conductivity of GaAs two-dimensional electron gas at low temperature and carrier density // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. N 1. P. 73−76.
- Попов В.В., Теперик Т. В. Состояния поляризации электромагнитных волн в магнитоактивной среде: Физические основы и вычислительные аспекты: Учеб. пособие для студентов физического факультета. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2000. 28с.
- Попов В.В., Теперик Т. В. О роли радиационного затухания в формировании линии циклотронного резонанса в двумерной электронной системе // Письма в Журнал технической физики. 2001. Т. 27. Вып. 5. С. 42−45.
- Бакунов М.И., Жуков С. Н. О резонансном преобразовании поляризации электромагнитной волны в гиротропной плазменной пленке // Радиотехника и электроника. 1991. Т. 36. Вып. 7. С. 1284−1290.
- Бакунов М.И., Жуков С. Н. Резонансное преобразование поляризации электромагнитной волны в изотропной плазменной пленке / / Журнал технической физики. 1991. Т. 61. Вып. 12. С. 25−28.
- Попов В.В., Теперик Т. В. Преобразование поляризации электромагнитной волны при циклотронном резонансе в двумерной электронной системе // Письма в Журнал технической физики. 1999. Т. 25. Вып. 21. С. 21−26.
- Сучалкин С.Д., Васильев Ю. Б., Иванов Ю. Л. Влияние интерференции в подложке на форму линии циклотронного поглощения двумерного электронного газа // Физика и техника полупрводников. 1993. Т. 27. Вып. 11/12. С. 2075−2077.
- Von Ortenberg M. Substrate effects on the cyclotron resonance in the surface layers of silicon // Solid State Commun. 1975. V. 17. N 11. P. 1335−1338.
- Kennedy T.A., Wagner R.J., McCombe B.D., Quinn J.J. Lineshape distortions in FIP cyclotron resonance of MOS structures // Solid St. Commun. 1976. V. 18. N 3. P. 275−278.
- Bluyssen H., Maan J.C., Wyder P., Chang L.L., Esaki L. Cyclotron resonance in an InAs-GaSb superlattice // Solid State Commun. 1979. V. 31. N 1. P. 35−38.
- Kim L.S., Drew N.D., Munekata H., Chang L.L., Esaki L. Electron and hole cyclotron resonance in semimetallic GaSb/InAs/GaSb quantum wells // Solid State Commun. 1988. V. 66. N 8. P. 873−876.
- Попов B.B., Теперик Т. В. Влияние интерференции в подложке на эффект преобразования поляризации электромагнитной волны при циклотронном резонансе в двумерной электронной системе // Письма в Журнал технической физики. 2000. Т. 26. Вып. 18. С. 17−23.
- Попов В.В., Теперик Т. В. Интерференционные магнитооптические эффекты в структуре с двумерным электронным газом // Письма в Журнал технической физики. 2000. Т. 26. Вып. 23. С. 84−90.
- Кондратенко А.Н. Поверхностные и объемные волны в ограниченной плазме. М.: Атомиздат, 1985.
- Белецкий H.H., Светличный В. М., Халамейда Д. Д., Яковенко В. М. Электромагнитные явления СВЧ диапазона в неоднородных полупроводниковых структурах. Киев: Наукова думка, 1991.
- Burstein Е., Chen W.P., Chen Y.J., Harstein A. Sufface polaritons-propagation electromagnetic modes at interfaces //J. Vac. Sei. and Technol. 1974. V. 11. N 6. P. 1004−1024.
- Halevi P. Polariton modes at the interface between two conducting or dielectric media // Surface Science. 1978. V. 76. N 1. P. 64−90.
- Бразис P.C. Активные и нелинейные взаимодействия при возбуждении по-ляритонов плазменного типа в полупроводниках // Литовский физический сборник. 1981. Т. 21. N 4. С. 73−117.
- Альтшулер Е.Ю., Кац Л.И., Попов В. В. Поверхностные электромагнитные волны в полупроводниковых структурах и их применение в технике СВЧ: Обзоры по электронной технике. Сер. Электроника СВЧ. М: ДНИИ «Электроника». 1983. N 7 (940). 60 с.
- Allen S.J., Jr., Tsui D.S. and Logan R.A. Observation of the two-dimensional plasmon in silicon inversion layers // Phys.Rev. Lett. 1977. V. 38. N 17. P. 980 983.
- Theis T.N., Kotthaus J.P., and Stiles P.J. Two-dimensional magnetoplasmons in the silicon inversion layer // Solid State Commun. 1977. V. 24. N 4. P. 273−277.
- Theis T.N., Kotthaus J.P., and Stiles P.J. Wave-vector dependence of the two-dimensional plasmon dispersion relationship in the (100) silicon inversion layer // Solid State Comm. 1978. V. 24. P. 603−606.
- Ritchie R.H. Plasma losses by fast electrons in thin films // Phys. Rev. 1957. V. 106. N 5. P. 874−881.
- Stern E.A., Ferrell R.A. Surface plasma oscillations of a degenerate electron gas// Phys. Rev. 1960. V. 120. N 1. P. 130−136.
- Stern F. Polarizability of a two-dimensional electron gas // Phys. Rev. Lett. 1967. V. 18. N 14. P. 546−548.
- Чаплик А.В. Энергетический спектр и процессы рассеяния электронов в инверсионных слоях // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1971. Т. 60. Вып. 5. С. 1845−1852.
- Чаплик А.В. Возможная кристаллизация носителей заряда в инверсионных слоях низкой плотности // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1972. Т. 62. Вып. 2. С. 746−753.
- Nakayama М. Theory of magnetoplasma surface waves coupled to surface carries // In: Proceedings of the Second International Conference on Solid Surfaces, Kyoto Jpn. J. Appl. Phys., 1974, Suppl. 2, Pt. 2, P.901−904 ]
- Lee P. A. Fermi liquid theory of a two-dimensional electron liquid: Magnetoplasma waves // Phys. Rev. B. 1975. V. 11. P. 2144−2147. ч
- Theis T.N., Kotthaus J.P., Stiles P.J. Generation of 2D plasmon resonances at maltiple wave-vectors: a test of the dispertion relation // Surface Science. 1978. V. 73. P. 434−436.
- Ando Т. Theory of magnetoplasmon resonance lineshape in the silicon inversion layer // Solid State Commun. 1978. V. 27. N 9. P. 895−899.
- Fetter A.L. Electrodynamics of layered electron gas I. Single layer // Annals of Physics. 1973. V. 81. N 2. P. 367−393.
- Kao C.C., Conwell E.M. Surface plasmon dispersion of semiconductors with depletion or accumulation layers // Phys. Rev. B. 1976. V. 14. N 6. P. 24 642 479.
- Litovchenko V.G. Characteristics of quasi-two-dimensional excitons and plasmons at various concentrations // Surface Science. 1978. V. 73. P. 446−471.
- Kushwaha M.S., Halevi P. Splitting of surface polariton dispersion curves due to resonance with magnetoplasma transition layer// Solid State Commun. 1987. V. 64. N 11. P. 1405−1408.
- Белецкий H.H., Гасан E.A. Поверхностные поляритоны в полупроводниковых пленках с обедненными переходными областями// Физика твердого тела. 1996. Т. 38. Вып. 2. С. 460−470.
- Вайнштейн Л.А. Открытые резонаторы и открытые волноводы, М.: Сов. радио, 1966.
- Lampariello P., Frezza F., and Oliner A. The transition region between bound-wave and leaky-wave ranges for a partially dielectric-loaded open giding structure // IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. 1990. V. 38. N 12. P. 18 311 836.
- Harstein A., Burstein E., Brion J.J., Wallis R.F. Virtual exitations type surface polaritons on anisotropic media // Solid State Commun. 1973. V. 12. N 10. P. 1083−1086.
- Попов В.В., Теперик Т. В., Цымбалов Г. М. Спектр поляритонных возбуждений двумерной электронной плазмы в магнитном поле// Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1998. Т. 68. Вып. 3. С. 138−142.
- Попов В.В., Теперик Т. В. Полное преобразование поляризации электромагнитных волн при возбуждении циклотронных поляритонов в двумерной электронной системе // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1999. Т. 70. Вып. 4. С. 247−252.
- Popov V.V., Teperik T.V., and Tsymbalov G.M. Magneto-optical resonances associated with in-plane collective excitations in two-dimensional electron system // Physics of Low-Dimensional Structures. 2000. V. 7/8. P. 53−64.
- Popov V.V., Teperik T.V. Total polarisation conversion in two-dimensional electron system under cyclotron polariton resonance conditions // Journal of Optics B: Quantum & Semiclassical Optics. 2001. V. 3. N 2. P. 194−197.